戊烷的用途和分離工藝，現(xiàn)就反應(yīng)單元進(jìn)行更細(xì)致的歸納。戊烷屬于飽和烷烴，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、反應(yīng)活性低，是汽油餾分中含碳數(shù)最少的組分，隨著油品質(zhì)量要求逐年提升，輕質(zhì)烷烴異構(gòu)化改質(zhì)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)之一（正、異戊烷RON分別為61.7、93.5）。本文就主要異構(gòu)化催化劑——低溫型異構(gòu)化催化劑、中溫型異構(gòu)化催化劑、固體超強(qiáng)酸催化劑（其演化關(guān)系如圖1）[1]，以及離子液體催化劑進(jìn)行介紹，方便讀者根據(jù)催化反應(yīng)條件選擇合適的工藝流程。

圖1 異構(gòu)化催化劑演化過(guò)程

低溫型催化劑

工業(yè)應(yīng)用的低溫型催化劑通常為貴金屬鹵化物無(wú)定形催化劑, 催化劑的酸性主要由鹵素 (F或Cl)提供。與雙功能沸石催化劑相比, 這類催化劑較活潑, 可使異構(gòu)化反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，由于C5/C6烷烴異構(gòu)化反應(yīng)屬微放熱反應(yīng), 從熱力學(xué)角度分析, 低溫對(duì)生成高辛烷值的異構(gòu)體更為有利, 與中溫催化劑相比, 低溫型催化劑在一次通過(guò)的操作條件下, 產(chǎn)品辛烷值可提高5個(gè)單位左右，下表是該型兩種催化劑性能對(duì)比數(shù)據(jù)[2]：

表1 低溫異構(gòu)化催化劑性能對(duì)比[2]

中溫型催化劑

中溫型異構(gòu)化催化劑多為貴金屬負(fù)載分子篩型雙功能催化劑，通常將活性金屬Pt 或Pd 負(fù)載在分子篩上制成，使用溫度較高，一般為( 210 ～ 280) ℃。與其他分子篩相比，絲光沸石( HM) 具有較強(qiáng)的酸性和較好的選擇性，一般工業(yè)上大多采用HM 作為催化劑載體[1]，下面是該型兩種催化劑性能對(duì)比數(shù)據(jù)[2]：

表2 低溫異構(gòu)化催化劑性能對(duì)比[2]

針對(duì)中溫催化劑的深入研究頗多：根據(jù)負(fù)載金屬類型劃分成貴金屬和非貴金屬進(jìn)行研究[3,4]，采用不同載體對(duì)比[5]和改性組分[6]進(jìn)行的定性分析甚多，而明確的反應(yīng)條件和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3）[7]對(duì)于流程搭建和反應(yīng)器設(shè)計(jì)有很大幫助。

表3 正戊烷異構(gòu)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)

固體超強(qiáng)酸催化劑

自60年代末超強(qiáng)酸的催化作用受到廣泛關(guān)注，但多相催化比均相催化具有許多優(yōu)越性, 人們對(duì)固體超強(qiáng)酸催化劑進(jìn)行了廣泛的研究[8]。其研發(fā)經(jīng)過(guò)從最初氧化鋯/硫酸根體系在低溫時(shí)對(duì)烷烴異構(gòu)化能力的發(fā)現(xiàn)，到將金屬鉑負(fù)載其上改性后用于工業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在引入其他組分對(duì)載體進(jìn)行復(fù)合改性[1]成為熱點(diǎn)，不同活性組分的改進(jìn)研究頗多[9,10]，圖2為空速對(duì)固體超強(qiáng)酸催化體系的影響。

圖2 空速對(duì)正戊烷異構(gòu)化反應(yīng)的影響

離子液體催化劑

離子液體催化劑具有揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性高、酸性位分布均勻等特性。與傳統(tǒng)異構(gòu)化催化劑相比，其異構(gòu)化反應(yīng)溫度更低，反應(yīng)過(guò)程中不需要?dú)錃?，也不?huì)發(fā)生結(jié)焦失活現(xiàn)象，因此顯著降低了成本及能耗[11]。用于正戊烷異構(gòu)化反應(yīng)的離子液體多為氯鋁離子，其中[BMIM]Cl-AlCl3離子液體在反應(yīng)溫度120℃、劑油質(zhì)量比1:1時(shí)，正戊烷轉(zhuǎn)化率和異構(gòu)烷烴收率分別為88.1%和74.8%[11]，具體成分如表4所示，并有學(xué)者對(duì)反應(yīng)條件和引發(fā)劑[12]的影響進(jìn)行了深入研究。

表4 氯化鋁含量對(duì)正戊烷異構(gòu)化產(chǎn)物分布的影響

總結(jié)

正戊烷異構(gòu)化催化劑的特點(diǎn)歸納如下：低溫型催化劑具有溫度低和活性高的特點(diǎn)，但腐蝕性強(qiáng)，其應(yīng)用受到限制；中溫型異構(gòu)化催化劑穩(wěn)定性高，但反應(yīng)溫度高，單程異構(gòu)轉(zhuǎn)化率低；固體超強(qiáng)酸催化劑活性高，反應(yīng)溫度低，環(huán)境友好，具有較好的發(fā)展前景[1]；離子液體催化劑具有反應(yīng)溫度低，無(wú)結(jié)焦，投資少，操作成本低等優(yōu)點(diǎn)[13]。

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